3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate

1. 3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate • Les voies visuelles dorsale et ventrale • Subdivisions • Les connexions pariéto-frontales • Les boucles cortico-sous corticales • Ganglions de la base • Cervelet

2. Les voies visuelles Lobe pariétal Lobe frontal PMd Voie dorsale : vision pour l’action M1 SPL DLPf VLPf IPL PMv V1 Lobe occipital Voie ventrale : vision pour la perception Lobe temporal

3. Le cortex pariétal et le cortex frontal Des régions anatomiquement et fonctionnellement hétérogènes. La caractérisation des aires repose essentiellement sur les propriétés des réponses neuronales. SMA (F3) PMd F2 M1 (F1) Pf PMv(F4/F5)

4. Les connexions pariéto-frontales Spécificité des connexions pariéto-frontales

5. Neuroanatomie M1 MIP PMdc PMdr LIP VIP 7a 7b AIP PMvc PMvr transport saisie

6. Le système fronto-striatal n. caudé SNc Putamen GPe SNr Thalamus GPi n. subthal.

7. Le transport: se caractérise par la vitesse du poignet • La saisie par l’ouverture et fermeture de la pince 4. La préhension le modèle des canaux visuo-moteurs • Psychophysique, Neuroanatomie, neurophysiologie et Pathologie humaine

8. Psychophysique Les canaux sont-ils indépendants ? • Changement de position affecte la saisie • Conclusion, les canaux intéragissent

9. neurophysiologie M1 MIP PMdc PMdr LIP VIP 7a 7b AIP PMvc PMvr

10. Codage de la saisie: Exemple de neurone du prémoteur ventral Rizzolatti et al. (voir Jeannerod et al. 1995)

11. Codage de la saisie: exemple de neurone de l’aire AIP lumière obscurité fixation Sakata et al. (voir Jeannerod et al. 1995)

12. Codage de la direction du mouvement: Exemple de potocole expérimental Mouvement dans la même direction par rapport à l’épaule

13. Codage de la direction du mouvement: Exemple de neurone du prémoteur dorsal

14. Préférence directionnelle d’une cellule de M1 Cellule directionnelleenregistrée dans M1 (Georgopoulos, 1982)

15. Courbe d’accord d’une cellule de M1 Courbe d’accord et préférence directionnelle d’une cellule de M1 (Georgopoulos, 1982).

16. 5. De voir à agir: le problème de la dissociation des processus neuronaux • Un geste simple, des processus • neuronaux complexes: • Attention • Motivation • Mémoire • Traitement sensoriel • Codage du movement • - Quels paramètres? • … • Problème de la dissociation

17. Que codent les neurones?Corréler l’activité neuronale avec un (des) événement(s) particulier(s) Neurophysiologie Neuroimagerie

18. Approche contrôllée: stratégies expérimentales Tâche avec réponse différée • Autres stratégies: • Stimulus sans action • Indices attentionnels • Découplage spatial entre stimulus et réponse motrice • Vision et non vision de la cible • Stimuli de modalités différentes (peu courant)

19. Dissociation des réponses sensorielle et motrice Exemple: neurones de l’aire AIP • Commentaires: • Le neurone répond à la vue du stimulus et sa manipulation dans les conditions de lumière et d’obscurité, mais pas en fixation: moteur. • Le neurone répond surtout en condition de lumière: visuo-moteur • Idem, mais ne répond pas en fixation: neurone visuo-moteur. • Le neurone ne répond pas en condition obscurité: visuel Sakata et al. (voir Jeannerod et al. 1995)

20. Relation entre activité préparatoire et direction du mouvement L’activité du neurone change avec la direction du mouvement, mais est-ce tout?

21. Découplage spatial entre stimulus et action -1

22. Découplage spatial entre stimulus et action:Exemple de neurone du cortex PMd

23. Dissocier le sensoriel du moteur: autres protocoles

24. Neurone codant plusieurs paramètres du mouvement: dans quel ordre ? Protocole

25. Neurone codant plusieurs paramètres du mouvement: dans quel ordre ? Protocole

26. Les réseaux corticaux de l’attentionIRM fonctionnelle chez l’homme

27. Attention vs. intention A/M Préparation

29. Attention (SAM) Delay attention/memory Instruction (MIC) Delay preparation Execution Dissocier l’attention du codage sensoriel et moteur

30. Traitement sensoriel vs. moteurmême stimulus, actions différentes

31. Traitement sensoriel vs. moteur Different stimuli, une même action

32. Center of gaze Imp./s SAM MIC GO Exemples de neurones Motor preparation Selective attention 1 s MIC GO SAM

33. + + MIC SAM Exemple de propriétés complexes

34. Différences entre structures cérébrales % neurones Attention/mémoire Moteur

35. Neurones codant les associations stimulus-réponse Codage du stimulus 35 Codage du Movement 35 (sp/s) SAM MIC GO SAM MIC GO

36. PMdr PMdc M1 Pf 100 A = P 80 P > A 60 % neurones 40 20 A > P 0 Caudal Rostral Interm. Subdivisions rostrale et caudale de PMd chez le singe

37. Rostral versus caudal divisions of PMd in humans SAMP task Task Control SAM 0.5 sec Delay 1.25-2.0 sec SAM 0.5 sec Delay 1.25-2.0 sec MIC 1.5 sec ITI 1.25-2.0 sec 4, 8, or 12 SAM stimuli Time Task & Control MP task Delay 0.25 sec ITI 0.7 sec SAM 0.25 sec MIC On Off 1.0-5.5 sec Control Task

38. SAMP MPP SAMP * MPP VAC Aires activées dans les deux tâches Z - s c o r e pre-SMA pre-SMA / cis 8 CN 2 y = 4 mm (1) y = 12 mm (8) y = 24 mm (20)

39. Regions selective for spatial attention and/or memory 6 PMd post ips / PC ant ips 2 y = -58 mm (-62) y = -34 mm (-38) y = -4 mm (-7) Regions selective for motor preparation 5 SMA / cis PMd 1 A? y = -8 mm (-11) y = -4 mm (-7) y = -16 mm (-19)

40. Quelques grands défis de demain • Progresser dans la compréhension des maladies du cerveau – Autisme, schizophrénie, maladie e Parkinson … • Le vieillissement cognitif (Alzheimer) • Relever le défi de l’handicap en général, et moteur en particulier (voir diapo suivante) • Relation entre gène et fonctions cognitives

41. Brain–machine interfaces to restore motor function and probe neural circuits - Miguel A. L. Nicolelis

42. Interface cerveau - machine : un espoir pour l’handicap moteur

43. Comment les émotions modulent la perception et l’action?

44. Remarques finales • Sur l’attention : rôle du préfrontal, différents types d’attention • Sur la nécessité de penser les fonctions cognitives dans le cadre des nouveaux concepts: réseaux neuronaux (au lieu de localisation stricte), aspets dynamiques (traitements neuronaux dépendant de multiples paramètres contextuels …) • Apport des neurosciences intégratives et cognitives à la santé publique, et à la société en général. • Contact Driss Boussaoud (incm@incm.cnrs-mrs.fr)